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  聚乳酸(Poly(lactic acid), PLA)作為一種生物基綠色塑料，具有良好的生物相容性，在生物醫藥領域被用于制備藥物遞送系統、組織工程支架或可吸收手術縫線等。然而，聚乳酸本身具有脆性大、熱型變溫度低、熱穩定性較差的不足，這些短板，使得聚乳酸基材料無法適應多方面的需要。聚乳酸的立構復合晶 (Stereocomplex crystalline, SC)，為聚乳酸左旋與右旋對映體分子鏈之間由于氫鍵作用形成的特殊晶體，相比于聚乳酸同質晶體(homo-crystalline, HC)，立構復合晶具有更好的熱穩定性與機械性能。在體系中引入立構復合晶，往往能夠使體系的熱穩定性與機械強度大大提高，從而彌補聚乳酸脆性大、熱力學性能較差的短板。然而，聚乳酸分子形成立構復合晶體時，往往需要較高的處理溫度(170~210 oC)和較長的處理時間(數小時至數十小時)，這很容易造成聚乳酸材料的熱降解，且由于同質結晶的競爭抑制，所得產物中立構復合晶體的含量往往較低。

  針對上述問題，四川大學生物治療國家重點實驗室郭剛教授團隊采用靜電紡絲法，首先制備含有左旋與右旋聚乳酸對映體的納米纖維(PLA/PDLA-CTS)；由于體系中存在以右旋聚乳酸為側鏈、殼聚糖為骨架的支化分子，此支化作用可減少HC的形成，促使納米纖維在低溫(65℃)短時(1小時)的溫和處理條件下，形成SC，結晶度可達47.0 % (圖1B)。相較于PLA/PDLA-CTS，此種立構復合晶納米纖維(SC-PLA/PDLA-CTS)拉伸強度提高了6~7倍，模量從50.0MPa提升至270.7MPa (圖1C)；同時，纖維的熱穩定性也得到明顯改善，熱形變現象消失，熱降解速率減緩(圖1A)，這將使得聚乳酸納米纖維可用于高溫環境。

圖1. SC-PLA/PDLA-CTS的制備與表征。(A) PLA納米纖維與PLA/PDLA-CTS熱處理前后掃描電鏡圖；(B) 不同熱處理時間PLA/PDLA-CTS納米纖維X射線衍射圖譜(a)與SC形成示意圖(b)；(C) 納米纖維拉伸強度(a)與楊氏模量(b)；(D) PLA納米纖維與PLA/PDLA-CTS差示掃描量熱(DSC)圖譜，(a, b)為熱處理后纖維DSC曲線，(a’, b’)為熱處理前纖維DSC圖譜。

  由于處理條件變得十分溫和，一些對溫度敏感的小分子活性成分，能夠被引入體系。該研究將具有抑菌活性的天然多酚綠原酸(Chlorogenic acid, CA)引入納米纖維，得到具有抑菌作用的載藥SC納米纖維；在顯著提高了聚乳酸納米纖維的熱穩定性、機械強度的同時 (圖2A)，使得體系具有良好的抑菌性能。綠原酸快速釋放，納米纖維所在液體環境中的病原菌得到有效抑制 (圖2B)；另一方面，納米纖維薄膜還可作為濾膜，有效濾除菌液中的菌體 (圖2C)。上述多重抑菌作用，使得該體系能夠用做濾膜、食品包裝、隔離防護材料等，尤其適用于一些對熱穩定性與機械強度要求較高、常規聚乳酸材料無法滿足需要的場合，為聚乳酸基材料的制備與改性提供了新思路。

圖2. 載藥SC-PLA/PDLA-CTS的機械性能(A)及抑菌作用(B,C)。(A) 不同載藥量SC-PLA/PDLA-CTS [PLA/PDLA-CTS(10), PLA/PDLA-CTS(20), PLA/PDLA-CTS(30)]的拉伸強度(a)與楊氏模量(b)；(B) 不同載藥量SC-PLA/PDLA-CTS的釋放曲線 (a) [i. 游離綠原酸; ii. PLA/PDLA-CTS(10); iii. PLA/PDLA-CTS(20); iv. PLA/PDLA-CTS(30)]與在細菌培養液中的抑菌效率(b)；(C) SC-PLA/PDLA-CTS的過濾除菌作用。

  相關研究成果已發表于知名材料學雜志ACS Applied materials and Interfaces (Mei, L. et al. Strengthened and Thermally Resistant Poly(lactic acid)- Based Composite Nanofibers Prepared via Easy Stereocomplexation with Antibacterial Effects. 2018, Nov 20. DOI: 10.1021/acsami.8b14841.)。郭剛教授和周良學教授為本文共同通訊作者，2017級博士研究生梅蘭為第一作者。課題組近年專注于靜電紡絲納米纖維的制備，以及其在藥物遞送(Nanoscale 2011, 3(9), 3825-3832; Expert Opin. Drug Del. 2016, 13(5), 741-753)及組織工程方面的應用(Polym. Chem. - UK 2017, 8(10), 1664 - 1671; Int. J. Nanomedicine 2014, 9, 1991 – 2003; RSC Adv. 2015, 5(53), 42943 - 42954)。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021%2Facsami.8b14841